浅谈内河通航桥梁桥墩防撞设计

建筑规划与设计浅谈内河通航桥梁桥墩防撞设计桂文才中铁七局集团有限公司勘测设计研究院摘要：本文结合塞内加尔跨越萨鲁姆河，连接法蒂克和芳久尼市的芳久尼大桥建设，阐述了内河通航桥梁通航孔桥墩防撞设施设计与设置，结合航道安全管理办法，保障桥梁施工与运营的安全。对内河通航桥梁采取通航保障措施的桥梁建设有一定的指导意义。关键词：内河通航桥梁；防撞设施；防撞设计；通航等级1引言随着共建“一带一路”致力于亚欧非大陆及附近海洋的互联互通，实现沿线多国自主、平衡、可持续的发展。我国加大对发展较为落后的非洲国家基建板块的援助建设力度，促进投资和消费，创造需求和就业，增进沿线各国人民的人文交流与文明互鉴。在此国际形势下，我国在西非塞内加尔建设的首条跨越萨鲁姆河的芳久尼大桥项目启动了。伴随着非洲国家通航桥梁的建设发展，在设计、建设和运营管理中如何确保桥梁的安全是需要高度关注的问题。2工程概况芳久尼大桥位于塞内加尔西部的Sine-Saloum地区，属滨海环境。路线起点位于恩达孔达镇北部1.6km，终点位于方久尼市，中间跨过萨鲁姆河。本工程道路全长2070.5m，其中，芳久尼大桥长1290.2m，采用40m跨装配式预应力混凝土连续箱梁跨越河道，桥宽11.6m，第16、17孔为通航孔，通航等级满足塞内加尔国一级航道要求，通航净宽为40m，净高为28m，。芳久尼大桥的建成直接连通了萨鲁姆河南北两岸的R61公路，大大缩短从法蒂克到帕西乃至邻国冈比亚的距离，不用再绕道考拉克，为塞内加尔西部南北方向的通行及和邻国冈比亚的连接带来了便利。同时，项目的建成将推动芳久尼区域经济贸易的往来以及优质旅游资源的深度开发，有力促进该区域的经济增长。桥梁防撞设施的设计和采用原则：（1）因内河桥梁其自身桥墩抗撞击能力较弱，需要充分考虑防撞设施与桥墩的连接方式，避免直接连接，保证防撞设施可以完全或大量地分散相撞物的撞击能量。（2）防撞设施设置对船舶的碰撞能量进行消能缓冲，将船舶碰撞力控制在安全范围内。（3）在进行桥梁防撞设计时需要考虑航道通行能力的问题，防撞设施的设置不得恶化通航水流条件和减少通航净宽。（4）桥墩防撞设施具有良好的可靠性和安全性，船舶撞击损坏后，防撞设施能及时修复。（5）防撞设施的设置应经济、合理。（6）防撞设施应采用合理的结构与防撞材料，尽可能使船舶的受损程度最低，以减少船舶受损后对水体的污染。4芳久尼大桥防撞墩设计4.1通航孔采用的防撞措施（1）桥墩非通航孔采用桩接柱，设系梁的结构形式，通航孔采用群桩承台，设15m长圆端型实心墩的下部结构形式。可加大桥墩自身的防撞能力。（2）通航孔的净跨径采用的是40m，非通航孔采用的净跨径为38m，可在不改变桥梁结构形式的前提下，最大限度加大通航宽度。（3）通航孔墩柱上采用一圈型号SA500×200防撞橡胶护舷防护，可有效吸收船舶撞击能量。（4）桥梁上下游航道设置显著通航标识引道船只通航，非通航孔设置禁行标志，通航船只只允许在通航孔内通行，其他非通航孔严禁通行。图1芳久尼大桥3桥梁防撞设计的要求和原则图2通航孔和非通航孔设置桥梁防撞设计的目的是防止桥梁因船舶撞击力过大而受损，保护桥梁结构的安全。工程上通过采用不同型式的防撞设施，可以有效地减小或者阻止作用到桥墩上的船舶撞击力，从而最终保护桥梁安全。防撞设施的设计综合考虑桥墩自身抗撞能力，通航船舶类型以及碰撞速度等。4.2通航孔防撞设计（1）荷载取值。JTGD60—2015根据《公路桥涵设计通用规范》4.4节偶然作用，内陆航道船舶撞击作用设计值如表1。144

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建筑规划与设计表1

内陆航道船舶撞击作用设计值

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用Midas模拟土弹簧计算。内河航道等级

船舶吨级DWT（t）横桥向撞击作用顺桥向撞击作用

（kN）（kN）

四

50030010050

550400250150

450350200125

五

六

七

根据塞内加尔国家采用的欧洲标准BSEN1991-1-7:塞内加尔一级航道船舶冲击动力值如表2。表2

内陆航道上船舶冲击引起的动力值

图3Midas计算模型计算通航孔16号墩偶然组合工况下的内力如表3。通过验算，通航孔16#桥墩在船舶撞击的偶然荷载组合下：立柱、圆端形桥墩、承台、桩基强度及桩长满足规范要求。CEMT类型长度（Lm）质量（mton）力Fx(kN)力Fy(kN)

4.3其他防撞方案I30~50200~40020001000

此项目位于西非塞内加尔，当地政府对此项目防撞等级要求比较高，通过咨询当地的某一法国设计院，该设计院提出的方案为，通过通航孔船舶双向通行或单向通行形式的不同增加4个或6个防撞墩设计以达到杜绝船舶触碰到桥梁主体的目的，具体形式如图4、图5所示。II50~60400~65030001500

根据对比可知欧洲规范对撞击力的大小考虑时中国规

范的3.6倍。故设计时采用欧洲荷载标准验算。船舶撞击作用点为通航水位线以上2m的桥墩宽度或长度的中点。根据JTGD60—2015《公路桥涵通用规范》第4.1.5条采用偶然组合，作用偶然组合的效应设计值可按下式计算：Sad=S(∑i=1Gik,Ad,(Ψf1,Ψq1)Q1k,∑ΨqjQjk)

m

nj=2

恒载取上下部结构自重，活载考虑风载和汽车荷载，偶然荷载考虑船舶撞击力。（2）桩基计算采用JTGD63—2019《公路桥涵地基与基础设计规范》m法假设土的地基抗力系数随深度呈线性增加，采表316号墩偶然组合工况下的内力

荷载工况

截面位置立柱底

Gk+Ad（横）+0.75风（横）

16#墩

Gk+Ad（纵）+0.75风（纵）

圆端墩底承台底立柱底圆端墩底承台底

压力（NkN）7321.421062.128149.36918.121062.128149.3

T(kN)83.72753.22753.228.21756.31756.3

图4防护方案一My（kN·m)540.20023.123330.827721.6

Mz（kN·m)

038389.747363.6493.700

（下转第148页）

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建筑规划与设计作者简介：刘新宇（1997—）男（汉），长春工程学院建筑与设计学院，在读本科生，研究方向：建筑设计及其理论。余思琪（1999—）女（汉），长春工程学院建筑与设计学院，在读本科生，研究方向：建筑设计及其理论。谢美君（1996——）女（汉），广东博意建筑设计院有限公司，方案设计助理，研究方向：建筑设计及其理论。通讯作者：秦迪（1973—）女（汉），长春工程学院建筑与设计学院，副院长/副教授，研究方向：建筑与规划设计、绿色建筑、装配式建筑。制作[J].建筑师,2009(3):99~105.[3]范李锋.应急避难场所设计探讨[J].福建建材,2017(1):35~37.[4]刘雨洁.组合式城市应急避难空间体系设计[D].大连工业大学,2016.[5]曾光.寒地城市社区防灾空间设计研究[D].哈尔滨工业大学,2010.[6]梁振民,秦趣,于进勇.地震避难空间在我国发展的现状[J].安徽农业科学,2008(26):11520~11521.[7]安庆新.建筑避难空间设计的思考[J].华中建筑,2000(2):62~65.国家级大创项目（编号201811927033）。（上接第143页）

打造个性化的居住空间，和其他居住小区形成鲜明对比，营造独树一帜的小区氛围和环境，利用小区的独到之处吸引更多消费人群的注意力，同时激发人们对居住小区的认同感，促使人们感受到家的感觉。秋雨新城注重小区景观与城市整体环境协调统一，尽可能地增强建筑分布大带给人们的整体感，并且空间多元，将建筑物的分布与自然环境结合起来，成为平遥县最具特色的小区，进而提高了城市的整体品味。4.2注重小区内环境的设计重视小区内部环境的设计，为人们提供自然、舒适、宜人的环境空间。只是单一的在小区内铺设草地等这种传统的绿化已经不能满足人们对现代化住宅的需求，对小区内的景观环境进行详细的设计，追求人文品位景观环境的基础上，将小区内的景观与空间、建筑物融合起来，并且秉承以自然景观为本的宗旨，在设计过程中尽最大的努力科学合理的对当地原有的地形、地貌以及环境进行开发利用，为居民提供自然化、可持续发展的绿色小区，将居住小区所具备的功能最大限度地发挥出来。秋雨新城小区的景观也非常别致，让居民在享受城市舒适及便捷的同时，还能享受田园的宁静和优雅，在小区建筑物集中的地方设计了大型的绿地广场，使之与小区融为一体，同时绿化中树木花草的种植也极具特色，沿用我国传统的种植手法，按照种植的相演替，同时结合远近组合的变化，为居民提供曲径通幽的别致景观。另外还和当地的实际情况紧密结合，在注重经济、社会以及环境效益的同时，为居民打造舒适的生活环境。做好市场调研工作，认真探究人们的需求，进而优化小区内的房型，同时尽可能地明确其各种功能，设计舒适享受的室内空间布局，居住小区的设计水平取决于小区内建筑单体的设计，并且对小区的发展前景产生直接的影响，在有限的空间范围内尽量做到功能合理，为人们提供既经济又充足的户型。秋雨新城户型秉承以人为本的设计理念，根据人体及功能的需求，设计了不同尺度的功能空间，尽可能地做到动静分离、公私分离，对小区的分布空间进行科学合理的划分，为满足不同人群的不同需求，该小区设计了八种不同的户型，并且不同户型穿插合理，居住设计具备加强的超前性和弹性。5结束语4.3做好市场定位工作，优化小区内建筑物的房型伴随着人们生活水平的提高，人们对居住小区的已经从满居住需求，逐渐提高为满足各种求，因此，为了满足人们各式各样的需求，现代化居住小区在进行规划和建筑设计的时候应该全面考虑各方面的因素，建造精品住宅，以便满足人们多样化的需求，同时健全相关的配套设施，对建筑物的外观进行个性化的设计，将小区内的环境和周边环境融合好起来，打造现代化多功能的居住小区，满足人们的需求。参考文献：[1]李峰.浅谈现代居住小区规划建筑设计的新理念[J].居舍,2018(3):74.[2]朱亮柱.现代居住小区的建筑规划设计理念研究[J].建材与装饰,2018(4):6~66.[3]李楠楠,郑翔宇.浅谈居住小区建筑与规划的一体化设计[J].建材与装饰,2017(50):99~100.（上接第145页）

5结语内河通航桥梁的安全隐患一直都存在，且随着内河桥梁架设越来越多，往来船舶碰撞桥梁的可能性越来越大，鉴于船桥碰撞问题十分复杂，准确计算实际上是难以实现的，当前国内外缺乏成熟的有关船撞防撞设施的计算方法，在建设资金充裕的情况下建议采用大跨度桥梁直接跨越，避免建成后的碰撞风险及管理维护费用。对于跨径不大的桥梁，做好经济合理的防撞措施的同时，加强航道管理，防患于未然。参考文献：[1]杨元锦.浅谈桥墩抗撞设计[J].居业,2017(2):55~57.[2]张志国,禚一.某桥墩抗撞、防撞措施设计及分析[J].铁道工程学报,2013(12):46~50.[3]GB4696—2016.中国海区水上助航标志[S].[4]秦进，魏东海.浅谈内河通航桥梁桥墩防撞设计[J].北方交通,2017(7):33~36.[5]孙志坚.通航孔桥墩防撞设计[J].湖北公路交通,2018(4):22~25.图5防护方案二此方案防护形式对通航孔的桥墩防护绝对可靠，但新增加的4个或6个防护墩位于深水中，施工难度高，工程量大，造价增加多，通过比选，不建议采用，采用原方案进行防护。148

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